(57)【要約】【課題】磁気記録媒体のトラック幅をさらに狭くすることが可能な磁気記録ヘッド及びその製造方法、ならびに磁気記録装置を提供する。【解決手段】磁気記録ヘッドは、積層構造を有するものであって、前記積層構造は、一面に階段状の段差部４１１を有する第１絶縁層４１と、前記段差部４１１の表面に接する垂直薄膜状の第１磁性体部５０と、前記第１磁性体部５０と互いに絶縁されるように形成された第２磁性体層６０と、を備える。  第１磁性体部５０は、メインポールとして機能し、第２磁性体層６０は、リターンポールとして機能する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層構造を有する磁気記録ヘッドにおいて、
前記積層構造は、
一面に階段状の段差部を有する第１絶縁層と、
前記段差部の表面に接する垂直薄膜状の第１磁性体部と、
前記第１磁性体部と互いに絶縁されるように形成された第２磁性体層と、
を備えることを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項２】
前記第１絶縁層の下段部の表面に形成されて、前記第１磁性体部の上段部と同じ面位置となる第２絶縁層と、
前記第１磁性体部と前記第２磁性体層との間に形成された第３絶縁層と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記第２磁性体層は、前記第１絶縁層の下面に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記第１磁性体部は、前記第２磁性体層より大きい飽和磁束密度を有する軟磁性材料からなることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録ヘッド。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気記録ヘッドと、
選択されたトラックが前記磁気記録ヘッドに対して前記第１磁性体部の積層方向と垂直な方向に進行する磁気記録媒体と、
を備えることを特徴とする磁気記録装置。
【請求項６】
積層構造を有する磁気記録ヘッドの製造方法において、
一面に階段状の段差部を有する第１絶縁層を形成する段階と、
前記段差部を含む第１絶縁層の表面に磁性材料薄膜である第１磁性体層を形成する段階と、
前記段差部の表面に接する垂直薄膜部分のみ残留されるように第１磁性体層をエッチングすることによって、第１磁性体部を形成する段階と、
を含むことを特徴とする磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記第１絶縁層の上面に絶縁性材料を蒸着して第２絶縁層を形成する段階と、
前記第２絶縁層上に第３絶縁層を積層する段階と、
前記第３絶縁層上に第２磁性体層を積層する段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記第２絶縁層の形成段階は、
前記第１絶縁層及び第１磁性体部の上面に絶縁性材料を蒸着し、前記第１磁性体部の上段部と同じ面位置となるように研磨することを特徴とする請求項７に記載の磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記第１磁性体層をエッチングして第１磁性体部を形成する段階は、
異方性エッチング法を利用して、前記第１磁性体層を前記積層構造の基準面に対してほぼ垂直な方向にエッチングを進行することを特徴とする請求項６に記載の磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記第１磁性体層をエッチングして第１磁性体部を形成する段階は、
前記積層構造の基準面に対しておよそ４５°方向にイオンを衝突させて前記第１磁性体層をエッチングした後、前記積層構造の基準面に対してほぼ垂直な方向にイオンを衝突させて、前記段差部によって隠れた部分をエッチングすることを特徴とする請求項９に記載の磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記異方性エッチング法は、
イオンビームエッチング法、反応性イオンエッチング法または反応性イオンビームエッチングのうち選択された何れか一つであることを特徴とする請求項８に記載の磁気記録ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記段差部を垂直から所定の傾きを有するように形成し、前記段差部の傾きと対称となる角度でエッチングすることにより、逆台形の前記第１磁性体部を形成することを特徴とする請求項６に記載の磁気記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録ヘッド及びその製造方法、ならびに磁気記録装置に係り、より詳細には、薄膜の積層構造の磁気記録ヘッド及びその製造方法、ならびに磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、磁気記録媒体はドメインの磁気分極が水平であるか垂直であるかによって水平磁気記録媒体と垂直磁気記録媒体とに分けられる。これらのうち高記録密度化を実現するためには、垂直磁気記録媒体が適している。主に、ディスク形態で提供される磁気記録媒体にデータを記録する場合、磁気記録ヘッドが用いられる。磁気記録ヘッドは、磁気記録媒体に磁場を印加するメインポールと、印加された磁場を回帰させるリターンポールとを備え、小型化のために薄膜の積層構造からなる。
高記録密度化を実現するためには、磁気記録媒体のトラック幅をより狭くすることが必要であり、そのためには、メインポールの幅を狭くすることが必要である。しかし、メインポールを形成するための研磨精度の更なる向上は困難であり、メインポールの幅を狭めるには限界がある。
【０００３】
以下、適宜図面を参照して従来の磁気記録ヘッドの積層構造及びその製造方法について簡単に説明する。図１は、従来の台形状のメインポールと磁気記録媒体のトラック幅との関係を示す概略図である。磁気記録媒体の記録面と磁気記録ヘッドの先端部とを垂直方向から見ると、メインポール１０は、短辺１０ａと長辺１０ｂとこれらの両端をつなぐ二辺により台形状に形成されている。メインポール１０は、選択されたトラックにビットデータを記録するとき、スキュー角Ｓが最大である場合にもその隣接トラックに影響を及ぼさないという長所を有する。このように磁気記録ヘッドにメインポール１０が備えられた場合、そのトラック幅Ｗ１は、台形状の断面の長辺１０ｂ側に該当するメインポール１０の幅によって決定される。すなわち、スキュー角Ｓが０゜であるとき、磁気記録媒体の最大トラック幅Ｗ１は、メインポール１０の長辺１０ｂの長さと同一である。
【０００４】
図２は、従来の磁気記録ヘッドの積層構造を示す断面図であって、磁気記録媒体と対向する磁気記録ヘッドの先端部を示したものである。第１絶縁層２１、第２絶縁層２２、第３絶縁層２３、及びリターンポール層３０が順次に積層されており、第２絶縁層２２には、その断面が台形状となるスリットが形成されている。このスリットが磁性材料で充填されてメインポール１０が形成される。
【０００５】
図３Ａないし図３Ｄは、従来の磁気記録ヘッドの製造方法を示す工程図である。まず、図３Ａに示すように、第１絶縁層２１とメインポール層１０’とを順次に積層し、その上に感光膜パターン８０を形成する。感光膜パターン８０は、所定幅を有するラインパターンであって、その幅の最小値は、感光膜をパターニングするフォトリソグラフィ技術によって決定される。
【０００６】
次に、図３Ｂに示すように、第１絶縁層２１が露出されるまでメインポール層１０’をエッチングして、感光膜パターン８０の下にその断面が台形状であるメインポール１０を形成する。このとき、メインポール１０は、その長辺の長さが感光膜パターン８０の幅と略同一である。
【０００７】
次に、図３Ｃに示すように、第１絶縁層２１上に第２絶縁層２２を形成する。メインポール１０の両端がいずれも埋め込まれるまで絶縁性材料を全面に蒸着し、メインポール１０の上部に覆われた部分を感光膜パターン８０と共にリフトオフ法で除去する。また、この他に感光膜パターン８０をまずストリッパーで除去し、絶縁性材料を蒸着した後に、メインポール１０の上部に覆われた部分を研磨することもできる。そして、図３Ｄに示すように、メインポール１０及び第２絶縁層２２上に第３絶縁層２３を形成し、その上に磁性材料でリターンポール層３０を形成する。
【０００８】
ところが、既存のフォトリソグラフィ技術において形成することができる感光膜パターン８０の幅の最小値は、約１００ｎｍ程度に過ぎない。前記したように、感光膜パターン８０の幅Ｗ１によりメインポール１０の幅が決定される。そうであるとすれば、従来の積層構造では磁気記録媒体のトラック幅 Ｗ１を１００ｎｍより狭くすることができないということを意味する。このような限界を克服し、トラック幅Ｗ１をさらに狭くすることのできる磁気記録ヘッドの構造及びその製造方法の開発が要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、磁気記録媒体のトラック幅を薄膜の厚さとすることによって、トラック幅をさらに狭くすることが可能な、新たな積層構造の磁気記録ヘッド及びその製造方法、ならびに磁気記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明に係る磁気記録ヘッドは、積層構造を有するものであって、前記積層構造は、一面に階段状の段差部を有する第１絶縁層と、前記段差部の表面に接する垂直薄膜状の第１磁性体部と、前記第１磁性体部と互いに絶縁されるように形成された第２磁性体層と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
ここで垂直薄膜状とは、積層構造の磁気記録ヘッドが形成される基準面に対してほぼ垂直であって前記段差部に沿ってほぼ一定の厚さに形成された薄膜の一部分のような形状を意味する。また、第１絶縁層は、基板上に蒸着などの方法で形成された層であるか、基板が絶縁性物質からなる場合、所定形状に加工された基板自体の一部分となる。
【００１２】
第１磁性体部は、磁気記録媒体に磁場を印加するメインポールとして機能し、第２磁性体層は、印加された磁場を回帰させるリターンポールとして機能する。メインポールである第１磁性体部から印加された磁場は、磁気記録媒体の記録層とその下の軟磁性体層とを通過した後、リターンポールである第２磁性体層に回帰される。その過程で記録層は、磁束密度の高い第１磁性体部に対応する領域が磁気分極され、これにより、ビットデータが保存される。
【００１３】
段差部は、下段部から垂直に延びるように形成されていてもよいし、下段部から所定角度の傾きを持つように形成されていてもよい。
【００１４】
また、本発明に係る磁気記録ヘッドは、第２絶縁層と第３絶縁層とをさらに備えていてもよい。また、第２磁性体層は、第１絶縁層の下面に形成されていてもよい。また、第１磁性体部は、第２磁性体層より大きい飽和磁束密度を有する軟磁性材料からなるものであってもよい。
【００１５】
また、本発明に係る磁気記録装置は、請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気記録ヘッドと、選択されたトラックが前記磁気記録ヘッドに対して前記第１磁性体部の積層方向と垂直な方向に進行する磁気記録媒体と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る磁気記録ヘッドの製造方法は、積層構造を有する磁気記録ヘッドの製造方法において、一面に階段状の段差部を有する第１絶縁層を形成する段階と、前記段差部を含む第１絶縁層の表面に磁性材料薄膜である第１磁性体層を形成する段階と、前記段差部の表面に接する垂直薄膜部分のみ残留されるように第１磁性体層をエッチングすることによって、第１磁性体部を形成する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
ここで、第１絶縁層は、感光膜ＰＲマスクを利用した選択的エッチングまたは積層を通じて形成され、それぞれの絶縁層及び磁性体層の積層は、従来の一般的な薄膜の積層法を適用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る磁気記録ヘッドによれば、薄膜の蒸着厚により磁気記録媒体のトラック幅を決定することによって、トラック幅をナノメートル以下にまで狭めることができる。
【００１９】
また、本発明に係る磁気記録装置によれば、磁気記録ヘッドのトラック幅がナノメートル以下にまで狭められているため、さらなる高密度記録化が可能となる。
【００２０】
また、本発明に係る磁気記録ヘッドの製造方法によれば、既存の工程装備をそのまま活用して、本発明に係る磁気記録ヘッドを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付された図面を参照して本実施形態に係る磁気記録ヘッド及びその製造方法を詳細に説明する。添付された図面において同一の符号は、同一の要素を示し、図示された層及び領域の厚さや幅は誇張してわかりやすく表現している。
【００２２】
図４は、本実施形態に係る磁気記録ヘッドの積層構造を示した図面である。図４に示すように、積層構造は、一面に階段状の段差部４１１を有する第１絶縁層４１と、段差部４１１の側面に接する垂直薄膜状の第１磁性体部５０とを有する。ここで、垂直薄膜状とは、磁気記録ヘッドの積層構造が形成される基準面に対してほぼ垂直に形成された前記段差部４１１に沿ってほぼ一定の厚さに形成された薄膜の一部分のような形状を意味する。
【００２３】
本実施形態に係る積層構造は、第１磁性体部５０と互いに絶縁されるように形成された第２磁性体層６０とを備える。第１磁性体部５０は、メインポールとして機能し、第２磁性体層６０は、リターンポールとして機能する。第１磁性体部５０と第２磁性体層６０とを絶縁させる構造の例としては、第１絶縁層４１の下段部の上面に、第１磁性体部５０と同じ面位置となるように形成された第２絶縁層４２及び第１磁性体部５０の上面と第２磁性体層６０との間に形成された第３絶縁層４３を備え得る。このとき、第３絶縁層４３は、ライトギャップとしての機能を行う。
【００２４】
ここで、第１磁性体部５０と第２磁性体層６０とを互いに絶縁させる構造は、前記した例に限定されない。例えば、図４で第２磁性体層６０を第１絶縁層４１を中心として第１磁性体部５０の反対側（第２磁性体部５０の下面）に配置させて、第１絶縁層４１にライトギャップの機能を行わせることもできる。
【００２５】
本実施形態に係る磁気記録ヘッドを備える磁気記録装置は、磁気記録媒体の選択されたトラックＴが磁気記録ヘッドに対して第１磁性体部５０の積層方向と垂直な方向に進行する。このとき、磁気記録媒体のトラック幅Ｗ２は、第１磁性体部５０の膜厚によって決定される。すなわち、第１絶縁層４１上に積層される第１磁性体部５０の蒸着厚がトラックＴの幅Ｗ２に該当する。従来の薄膜工程技術によっても、数十ナノメートルからサブナノメートルの厚さの薄膜形成が可能であるため、本実施形態に係る磁気記録ヘッド及び磁気記録装置はサブナノメートルないし数十ナノメートル程度の非常に狭いトラック幅で磁気情報を記録することができる。すなわち、本実施形態に係る磁気記録ヘッドを利用して平方インチ(ｉｎ２)当たりテラビット(Ｔｂ)級の情報保存が可能な磁気記録装置を提供することが可能である。
【００２６】
ここで、第１磁性体部５０及び第２磁性体層６０は、電磁気誘導現象などにより発生した外部磁場の影響を受けて磁化される軟磁性材料からなり、本実施形態に係る磁気記録ヘッドには、一般的に使われるパーマロイ(ＮｉＦｅ)などの材料が採用できる。但し、第１磁性体部５０は、狭い断面領域に磁場が集中するメインポールとしての機能を行うので、第２磁性体層６０に比べて飽和磁束密度（Ｂｓ値）の大きい材料で形成されたことが望ましい。
【００２７】
第１絶縁層４１、第２絶縁層４２及び第３絶縁層４３は、絶縁性材料からなり、絶縁性材料としては、主にＡｌ２Ｏ３などの酸化物が採用され、従来から絶縁性材料として一般的に使われる酸化物、窒化物など多様な材料が採用されうる。
【００２８】
以下、本実施形態に係る磁気記録ヘッドの製造方法について説明する。図５Ａないし図５Ｄは、本実施形態に係る磁気記録ヘッドの製造工程を示す工程図である。また、図６Ａおよび図６Ｂは、段差部を有する絶縁層を形成する方法の一例を示す断面図である。
【００２９】
まず、図５Ａに示すように、一面に階段状の段差部４１１を有する第１絶縁層４１を形成する。このとき、第１絶縁層４１の段差部４１１は、図６Ａに示すように、感光膜マスク８１を利用して絶縁層の一部４１’を選択的にエッチングすることによって、形成することができる。また、図６Ｂに示すように、段差部４１１は、第１絶縁層４１の下段部に相当する部分に感光膜マスクを形成し、感光膜マスク、及び第１絶縁層４１の上段部に相当する部分の上面に絶縁性材料を蒸着し、リフトオフ法で感光膜マスク及びその上に蒸着された絶縁性材料を除去することによって、形成することもできる。
【００３０】
次に、図５Ｂに示すように、第１絶縁層４１の表面に沿って磁性材料薄膜である第１磁性体層５０’を形成する。この磁性材料としては、前記したように、パーマロイなどの軟磁性材料が適しており、薄膜を形成するためには、スパッタリング法、真空蒸発法、電気メッキ法、原子層蒸着法など従来の一般的な薄膜工程技術から適宜選択して使用することができる。例えば、原子層蒸着法を使用する場合、単原子層単位で蒸着可能であるため、サブナノメートル単位の厚さを有する第１磁性体層５０’を形成することもできる。このような方法で第１磁性体層５０’は第１絶縁層４１の表面に沿って形成され、図５Ｂの水平面、すなわち、積層構造の基準面に対して垂直な方向に積層された垂直薄膜部分５０１を有するようになる。
【００３１】
次に、図５Ｃに示すように、所定時間第１磁性体層５０’（図５Ｂ参照）をエッチングして、段差部４１１に当接する垂直薄膜部分のみ残留させることによって、第１磁性体部５０を形成する。エッチング方法としては、異方性エッチング法を使用することが望ましく、具体的には、一定の方向性を有するイオンビームエッチング(ＩＢＥ)法、反応性イオンエッチング(ＲＩＥ)法または反応性イオンビームエッチング(ＲＩＢＥ)法を使用することができる。エッチングの方向は、図５Ｃの（ｂ）方向、すなわち積層構造の基準面に対してほぼ垂直な方向であることが望ましい。
【００３２】
ところで、通常、積層構造の基準面に対してイオンを４５°方向に衝突させたときに、最も良好なエッチング効率を得ることができることが知られている。したがって、まず、図５Ｃの（ａ）方向、すなわち積層構造の基準面に対してイオンを４５°方向に衝突させてエッチングを進行させる。次に、段差部４１１により隠れた部分の除去のために、図５Ｃの（ｂ）方向、すなわち垂直方向にイオンを衝突させつつエッチングを進行させる。このとき、第１磁性体層５０’（図５Ｂ参照）の水平薄膜部分が全て除去される程度の深さまでエッチングすることが望ましい。
【００３３】
次に、第１絶縁層４１及び第１磁性体部５０の上面に絶縁性の材料を蒸着し、第１磁性体部５０の上面が露出されるまで研磨して、第１磁性体部５０の上段部と同じ面位置となる第２絶縁層４２を形成し、その上に第３絶縁層４３及び第２磁性体層６０を順次に積層する。但し、第２絶縁層４２、第３絶縁層４３、及び第２磁性体層６０の形成過程は、第１磁性体部５０と第２磁性体層６０とが互いに絶縁されるように形成すれば十分であり、前記した実施形態とは違って、基板に第２磁性体層６０を積層した後、その上に第１絶縁層４１を形成し、以後の工程を進行できることはもちろんである。
【００３４】
図７は、本発明の他の実施形態に係る磁気記録ヘッドの積層構造を示す断面図である。
図７に示すように、第１磁性体部５１は逆台形としてもよい。すなわち、第１絶縁層４１の段差部を下段部側から上段部側に向かって所定の傾きを有するように形成し、段差部の傾きと対称となるような角度でエッチングすることにより第１磁性体部５１を形成する。さらに詳しく説明すると、図７において左辺の傾きは、第１絶縁層４１の段差部の形状で調整し、右辺の傾きはイオンの衝突方向を矢印方向のように調整すれば、第１磁性体部５１の形状を所望の逆台形にすることができる。
前記したように、本実施形態に係る磁気記録ヘッドの製造方法は、既存の工程設備をそのまま使用して実施することができる。
【００３５】
以上、本発明による望ましい実施形態について説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲により決定されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、磁気記録媒体関連の技術分野に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来の台形メインポールと記録媒体のトラック幅との関係を示す概略図である。
【図２】従来の磁気記録ヘッドの積層構造を示す断面図である。
【図３Ａ】従来の磁気記録ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図３Ｂ】従来の磁気記録ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図３Ｃ】従来の磁気記録ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図３Ｄ】従来の磁気記録ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明の実施形態による磁気記録ヘッドの積層構造を示す断面図である。
【図５Ａ】本実施形態に係る磁気記録ヘッドの製造工程を示す工程図である。
【図５Ｂ】本実施形態に係る磁気記録ヘッドの製造工程を示す工程図である。
【図５Ｃ】本実施形態に係る磁気記録ヘッドの製造工程を示す工程図である。
【図５Ｄ】本実施形態に係る磁気記録ヘッドの製造工程を示す工程図である。
【図６Ａ】段差部を有する絶縁層を形成する方法の一例を示す断面図である。
【図６Ｂ】段差部を有する絶縁層を形成する方法の一例を示す断面図である。
【図７】本実施形態に係る磁気記録ヘッドの積層構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
４１      第１絶縁層
４２      第２絶縁層
４３      第３絶縁層
６０      第２磁性体層
５０、５１  第１磁性体部
５０’   第１磁性体層
８０      感光膜パターン
８１      感光膜マスク
４１１    段差部
５０１     垂直薄膜部分
【図１】
2006269061.tif 000003
【図２】
2006269061.tif 000004
【図３Ａ】
2006269061.tif 000005
【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
2006269061.tif 000009
【図５Ａ】
2006269061.tif 000010
【図５Ｂ】
2006269061.tif 000011
【図５Ｃ】
2006269061.tif 000012
【図５Ｄ】
2006269061.tif 000013
【図６Ａ】
2006269061.tif 000014
【図６Ｂ】
2006269061.tif 000015
【図７】
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